[發明專利]一種控制分子量制備細菌纖維素的方法

有效

• 申請號: 201610216427.4
• 申請日: 2016-04-08
• 公開（公告）號: CN105695531B
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 馮玉紅;張名楠;萬耿平;王鎮江;牛成;劉海芳;周雪晴;胡遠艷
• 申請（專利權）人: 海南大學
• 主分類號: C12P19/04
• 分類號: C12P19/04;C12R1/02
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 李桂存

本發明涉及一種控制分子量制備細菌纖維素的方法，在細菌纖維素制備過程中通過優化培養體系，并添加甘油醛或甘露糖直接作為封端碳源合成入產物分子中，使產物不再具備使纖維素分子鏈再增長的結構；由此達到控制分子鏈增長的目的，實現了分子量的控制，制備可溶解的不同分子量的BC。本發明制備方法，大大降低了細菌纖維素的分子量，同時產物的微觀結構、產率、持水率、結晶指數、熱穩定性及重現性都較好，操作簡便，便于工業化生產。

技術領域

本發明屬于生物技術領域，涉及一種控制分子量制備細菌纖維素的方法。

背景技術

細菌纖維素（BC）是一種以木醋桿菌(Acetobacter Xylinum, A.x)為代表的微生物合成的胞外多糖，是D-吡喃葡萄糖單體以β-1,4糖苷鍵聚合而成的直鏈高分子化合物，其聚合度(DPw)在1050-16800不等，直鏈間彼此平行且無分支結構，相鄰糖鏈通過分子內和分子間氫鍵作用形成三維網狀結構。BC具有植物纖維素無法比擬的一些優良性能，如純度高、結晶度高、極佳的形狀維持能力和抗撕力等，更重要的是BC在其合成時性能可調控，故而被認為是目前世界上最好的纖維素。但BC的溶解非常困難，如果采用BC作為模型化合物去深入研究纖維素，尤其需要可溶解且窄的甚至均一的分子量分布的BC。

但目前這樣的報道及研究較少，2012年馮玉紅等通過半乳糖醛酸合成了低相對分子質量的細菌纖維素；另外，Kunihiko Waanabe等通過在合成體系中添加一些不能使分子鏈端再增長的封端單體，如甘油（glycerol）來達到生物合成控制分子量的目的。所以，非常有必要尋求控制分子量的行之有效切實和工業化的方法，來制備可溶解的不同分子量的BC。

發明內容

本發明針對現有技術中存在的上述問題，在細菌纖維素制備過程中通過優化培養體系，并添加甘油醛或甘露糖直接作為封端碳源合成入產物分子中，使產物不再具備使纖維素分子鏈再增長的結構；由此達到控制分子鏈增長的目的，實現了分子量的控制，制備可溶解的不同分子量的BC。

本發明技術方案為：

一種控制分子量制備細菌纖維素的方法，包括以下步驟：

1）菌種的活化：將木醋桿菌菌種經固體斜面培養基30℃恒溫靜置活化3～5天，再接種于種子培養基中，于25℃恒溫靜置培養2天，得液體活化種子液；

2）BC膜的制備：將液體活化種子液以體積分數為4.0～8.0%的接種量，接入發酵培養基中，在發酵培養基里面添加濃度為5～20g/L的甘油醛或甘露糖作為封端碳源，28～32℃超聲至完全溶解，超濾，濾液30℃恒溫震蕩2h，加碳酸氫鈉的飽和水溶液調pH值至7.0，30℃靜置培養2～3天，得到透明BC膜；

3）BC膜的純化

將透明BC膜用超純水沖洗24h，然后用質量濃度1～2%的氫氧化鈉水溶液于90℃煮4h，再用乙酸中和PH值至7.0，最后用去離子水沖洗后，于28～32℃真空干燥至恒重，得到干態的細菌纖維素。

步驟1)中，所述的斜面培養基為每升含有硫酸銨3～5 g，硫酸鎂0.2～1 g，瓊脂15～20 g，余量為新鮮椰子水，pH 3.5～5.0；

步驟1)中，所述的種子培養基為每升含有蔗糖0～50g，硫酸銨3～5g，硫酸鎂0.2～1g，磷酸二氫鉀0.5～2g，余量為發酵椰子水，pH 3.50～5.00；

步驟2）中，所述的發酵培養基為每升含有蔗糖0～20g，硫酸銨3～5g，硫酸鎂0.2～1g，磷酸二氫鉀0.5～2g，余量為發酵椰子水，pH 3.50～5.00；

上述發酵椰子水優選新鮮椰子水自然發酵3～5天；

進一步地，所述的發酵椰子水更優選新鮮椰子水添加2～5wt%鮮榨紫薯汁后自然發酵3～5天。